機(jī)械采油設(shè)備供水及計(jì)量系統(tǒng)改造

馬世駿 吳廣 黎思杰 牛朝陽(yáng) 梅超(重慶科技學(xué)院，重慶401331)

機(jī)械采油設(shè)備供水及計(jì)量系統(tǒng)改造

馬世駿 吳廣 黎思杰 牛朝陽(yáng) 梅超(重慶科技學(xué)院，重慶401331)

現(xiàn)有機(jī)械采油實(shí)驗(yàn)裝置的供水及計(jì)量系統(tǒng)，存在兩大主要問(wèn)題。一是實(shí)驗(yàn)過(guò)程需要持續(xù)供水，并且水不能循環(huán)使用，抽油機(jī)抽出的水進(jìn)入分離器測(cè)量后全部直接排入下水道，對(duì)于水資源是一種浪費(fèi)；二是在分離器中進(jìn)行抽出水體積計(jì)量時(shí)，由于液位波動(dòng)等因素，導(dǎo)致計(jì)量誤差很大。改造后將分離器和恒水位瓶和計(jì)量系統(tǒng)合為一體，利用連通器原理將實(shí)驗(yàn)用水循環(huán)使用，抽出來(lái)的水需要計(jì)量時(shí)經(jīng)過(guò)緩沖室后進(jìn)入計(jì)量室，可在計(jì)量室得到穩(wěn)定的液位，利用直接測(cè)量液位高度的方式計(jì)算計(jì)量結(jié)果，方便簡(jiǎn)潔且減少了不必要誤差。

機(jī)械采油；供水系統(tǒng)；計(jì)量系統(tǒng)；方案優(yōu)化

機(jī)械采油實(shí)驗(yàn)是游梁式抽油機(jī)模擬一定的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行抽油，并對(duì)抽出的液體體積進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)計(jì)算可得到抽油泵的泵效的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室使用的抽油機(jī)是將油田上使用的抽油機(jī)縮小一定倍數(shù)制造而成，它與實(shí)際抽油機(jī)基本一致，井下管串和深井泵是采用有機(jī)玻璃制造，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能清楚的看到深井泵的工作過(guò)程和狀況，地層油和氣用自來(lái)水與壓縮空氣進(jìn)行模擬。實(shí)驗(yàn)設(shè)備的條件對(duì)實(shí)驗(yàn)的效率和計(jì)量精度的影響十分巨大，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用水量較大，4臺(tái)抽油機(jī)每小時(shí)耗水約6m3,對(duì)實(shí)驗(yàn)用水的有效利用也至關(guān)重要。在進(jìn)行機(jī)械采油實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需要進(jìn)行持續(xù)供水，抽出來(lái)的水是一段一段的進(jìn)入分離器，并且在分離器中進(jìn)行計(jì)量，導(dǎo)致讀數(shù)誤差很大，計(jì)量后水直接排入下水道，分離器中水位達(dá)到一定高度，需要把抽油機(jī)關(guān)閉，將水放出，待井筒液面和恒水位瓶液面平衡，即井底壓力恒定后，才可開(kāi)始進(jìn)行下次實(shí)驗(yàn)，由于專業(yè)方向不同，一次實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)2-4小時(shí)不等，計(jì)量數(shù)據(jù)次數(shù)達(dá)到幾十次之多，既使實(shí)驗(yàn)時(shí)間耗時(shí)長(zhǎng)，又浪費(fèi)了大量水資源。為此，不斷改進(jìn)設(shè)備的水資源充分利用和提高實(shí)驗(yàn)效率，實(shí)現(xiàn)資源最為有效的利用，提高實(shí)驗(yàn)精度是我們改造追求的目標(biāo)。

1 實(shí)驗(yàn)裝置的現(xiàn)狀及改造理念

現(xiàn)狀：實(shí)驗(yàn)室計(jì)量設(shè)備落后。計(jì)量用水抽入分離器后進(jìn)行計(jì)量，由于存在液位波動(dòng)，需待液面穩(wěn)定后才可進(jìn)行計(jì)量，這樣既降低了實(shí)驗(yàn)效率，也增大了實(shí)驗(yàn)的誤差；計(jì)量后的水會(huì)直接倒入下水道，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)水閥會(huì)一直打開(kāi)，多余的水也會(huì)從恒水位瓶的溢流孔流入下水道，造成了水資源的大量浪費(fèi)；在實(shí)驗(yàn)中每做一次計(jì)量都需要把抽油機(jī)關(guān)閉，計(jì)量完成后才能打開(kāi)再次計(jì)量，降低了實(shí)驗(yàn)效率，使實(shí)驗(yàn)更加復(fù)雜。

改造理念：減少水資源的浪費(fèi)，循環(huán)利用水資源是現(xiàn)今提倡的用水方式，還可降低學(xué)校用水的開(kāi)支，而且中國(guó)部分地區(qū)還處于嚴(yán)重缺水少水狀態(tài)，因此我們更應(yīng)該節(jié)約用水，引導(dǎo)人們樹(shù)立物盡其用，有節(jié)制和規(guī)劃的使用現(xiàn)有資源的意識(shí)，也是世界不斷發(fā)展的必經(jīng)之路。對(duì)于現(xiàn)今的快節(jié)奏社會(huì)，低效率的實(shí)驗(yàn)設(shè)備早應(yīng)該被時(shí)代所淘汰，低效率的實(shí)驗(yàn)設(shè)備既耽誤實(shí)驗(yàn)時(shí)間，也浪費(fèi)了水資源，“高能低效”也不符合可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)理念。

2 抽油機(jī)供水及計(jì)量系統(tǒng)改造的舉措

2.1 抽油機(jī)的改進(jìn)

在我國(guó)石油類高校，采用游梁式的抽油機(jī)進(jìn)行機(jī)械采油實(shí)驗(yàn)最為普遍的設(shè)備，鑒于其高于其他類型的穩(wěn)定性，對(duì)其的選擇是建立在我國(guó)初期石油設(shè)施和工程建設(shè)嚴(yán)重缺乏專業(yè)基礎(chǔ)工人員的情況而決定的。對(duì)于我國(guó)大部分石油類高校，用于較早以前就購(gòu)買(mǎi)了游梁式抽油機(jī)，將其淘汰更換成為節(jié)能型抽油機(jī)，這與節(jié)能目標(biāo)相背離，從而在對(duì)經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性兩方面的綜合考慮，最為理想的措施即為對(duì)現(xiàn)有采油設(shè)備的某些方面進(jìn)行改進(jìn)。

2.2 供水系統(tǒng)改造

在進(jìn)行機(jī)械采油實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于專業(yè)方向不同，一次實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)2-4h不等，計(jì)量數(shù)據(jù)次數(shù)較多達(dá)到幾十次，且地層油是由自來(lái)水進(jìn)行模擬，則在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要進(jìn)行持續(xù)供水，加上測(cè)量后的水全部都直接排入下水道，浪費(fèi)水資源的情況十分嚴(yán)重，也給污水處理帶來(lái)了麻煩，這是一種對(duì)生態(tài)資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。所以可以將原有實(shí)驗(yàn)儀器中的分離器與恒水位瓶進(jìn)行合并，設(shè)計(jì)為一個(gè)計(jì)量箱和恒水位箱。然后在該裝置上蓋設(shè)計(jì)一個(gè)可左右滑動(dòng)的活動(dòng)滑槽，將兩條井口管線連接三通管，插入滑板上的插管孔。從而可使在計(jì)量時(shí)，將滑槽滑向計(jì)量箱緩沖室一側(cè)，使抽出水經(jīng)吸波板進(jìn)入計(jì)量箱進(jìn)行計(jì)量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)計(jì)量，計(jì)量完成后，將滑槽滑向另一側(cè)，將水直接排入下方的恒水位箱。在計(jì)量箱側(cè)面安裝陶瓷閥芯水龍頭，待數(shù)據(jù)記錄結(jié)束后將裝置排空，排入下方的恒水位箱，恒水位箱與井底連通，利用連通器原理實(shí)現(xiàn)了供水系統(tǒng)的循環(huán)。選用的陶瓷閥芯使得水龍頭不易滲漏水滴，也達(dá)到了環(huán)保節(jié)水的目的。在計(jì)量的同時(shí)井筒與恒水位箱水位保持著平衡，縮短了每次實(shí)驗(yàn)間隔等待的時(shí)間，達(dá)到實(shí)驗(yàn)時(shí)間減少、更加快捷的完成實(shí)驗(yàn)的目的。

由于老裝置較為復(fù)雜，導(dǎo)致?lián)Q水比較麻煩。在進(jìn)行供水系統(tǒng)的改造時(shí)也將更換用水的方便性考慮了進(jìn)去，為方便定期更換實(shí)驗(yàn)用水，在恒水位箱的側(cè)面設(shè)計(jì)了排水管道，更換時(shí)可直接將水倒入恒水位瓶，待井筒與恒水位瓶液面平衡即可。

目前供水系統(tǒng)主要就是針對(duì)實(shí)驗(yàn)用水的循環(huán)利用、實(shí)驗(yàn)用水的定期更換來(lái)設(shè)計(jì)的。在進(jìn)行改造后目前已經(jīng)達(dá)到較為理想的效果。由于本次課題的實(shí)用性，在接下來(lái)也可將實(shí)驗(yàn)室的另外3臺(tái)抽油機(jī)的供水系統(tǒng)改造，這樣在每次進(jìn)行機(jī)械采油實(shí)驗(yàn)時(shí)將進(jìn)一步的對(duì)水資源進(jìn)行合理利用，環(huán)保節(jié)能，節(jié)約用水量可達(dá)98%，實(shí)驗(yàn)時(shí)間越長(zhǎng)，效果越明顯，而且降低實(shí)驗(yàn)時(shí)間，使操作更加簡(jiǎn)便易行。

2.3 計(jì)量系統(tǒng)改造

在機(jī)械采油實(shí)驗(yàn)計(jì)量中，將可利用量筒、量杯、流量計(jì)等計(jì)量工具，原實(shí)驗(yàn)儀器中計(jì)量過(guò)程采用人工倒入分離器進(jìn)行標(biāo)高或通過(guò)大量杯進(jìn)行計(jì)量讀數(shù)，在傾倒過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)人為誤差，而且這種測(cè)量方法的系統(tǒng)誤差比較大，計(jì)量系統(tǒng)的繁瑣也使實(shí)驗(yàn)存在不必要的誤差，增加實(shí)驗(yàn)失敗幾率。在測(cè)量時(shí)，由于抽出來(lái)的水帶有氣泡，液體是一段一段的進(jìn)入分離器中，導(dǎo)致瓶中的水位波動(dòng)幅度大，讀數(shù)困難，導(dǎo)致誤差很大，經(jīng)比較，誤差可高達(dá)10%～15%，嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度。

在計(jì)量箱外側(cè)粘有標(biāo)注高度的刻度尺紙，實(shí)驗(yàn)讀數(shù)時(shí)，記錄液面高度，通過(guò)計(jì)算進(jìn)水體積的方式算出產(chǎn)量。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于存在氣泡，抽出的水?dāng)鄶嗬m(xù)續(xù)的進(jìn)入計(jì)量箱，因此現(xiàn)將計(jì)量箱分為兩個(gè)箱，兩箱之間加入了一塊吸波板。吸波板開(kāi)有兩個(gè)圓孔和三個(gè)半圓孔，使計(jì)量液面更加穩(wěn)定，同時(shí)，也將液體中的氣體分離了出來(lái)。簡(jiǎn)化了原有的計(jì)量系統(tǒng)，減小了原裝置的實(shí)驗(yàn)誤差，使計(jì)量更加簡(jiǎn)便。

2.4 輔助設(shè)備

在裝置下放至一個(gè)可以支撐該裝置的不銹鋼架子，支撐裝置保證井筒中水位高度符合實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

改裝后的裝置水龍頭采用陶瓷閥芯水龍頭。陶瓷閥芯的耐老化、耐磨損、壽命長(zhǎng)，保證了運(yùn)行的穩(wěn)定性，節(jié)約維修費(fèi)用和勞動(dòng)強(qiáng)度等等。同時(shí)，耐老化和耐磨損也使得陶瓷閥芯的使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其他閥芯的使用壽命，同時(shí)其特性也決定了其優(yōu)良密封性能，使得水龍頭不易滲漏水滴，也達(dá)到了環(huán)保節(jié)水的目的。

改造后的實(shí)驗(yàn)裝置徹底簡(jiǎn)化了計(jì)量系統(tǒng)的操作，減小了原裝置的實(shí)驗(yàn)誤差，使實(shí)驗(yàn)更加簡(jiǎn)便易行，提高實(shí)驗(yàn)可靠性。延長(zhǎng)了設(shè)備零件的使用壽命，減少維護(hù)費(fèi)用，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便易行，提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度。而且在加工后使實(shí)驗(yàn)儀器更加的精致，外觀更加簡(jiǎn)潔美觀。

3 結(jié)語(yǔ)

這次只對(duì)1臺(tái)舊抽油的供水及計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行改造，成果可用于同類的其它3臺(tái)設(shè)備的改造，還可以用來(lái)改造該實(shí)驗(yàn)室的另外4臺(tái)抽油機(jī)的供水計(jì)量系統(tǒng)。改造后對(duì)該系列設(shè)備均可使用，較之前的設(shè)備相比，實(shí)驗(yàn)用水量減少并得到了充分利用，實(shí)驗(yàn)步驟更加簡(jiǎn)便，對(duì)測(cè)量液面進(jìn)行了優(yōu)化，使其穩(wěn)定且方便測(cè)量，大大減少了實(shí)驗(yàn)所需的時(shí)間，具有實(shí)用性。該改造方案對(duì)于現(xiàn)有供水系統(tǒng)增加了循環(huán)部分，節(jié)約水資源，節(jié)能增效。采用陶瓷閥芯水龍頭，陶瓷材料拉伸強(qiáng)度高、不易變形、耐高溫、耐低溫、耐磨損、不腐蝕的特性決定了陶瓷材料的優(yōu)良密封性能。陶瓷閥芯使得水龍頭不易滲漏水滴，也達(dá)到了環(huán)保節(jié)水的目的。使計(jì)量液面穩(wěn)定方便計(jì)量從而簡(jiǎn)化計(jì)量系統(tǒng)操作，減小了原裝置的實(shí)驗(yàn)誤差，每次實(shí)驗(yàn)后也不用像老設(shè)備一樣需要換水才能進(jìn)行下次試驗(yàn)，而是直接循環(huán)實(shí)驗(yàn)用水，既避免了水資源的浪費(fèi)，也簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)步驟，使實(shí)驗(yàn)更加簡(jiǎn)便易行，提高實(shí)驗(yàn)可靠性。

但裝置還存在一些沒(méi)有考慮到的一些不足：未考慮到裝置的清潔和維護(hù)情況，以至于未設(shè)計(jì)方便清潔和維護(hù)的操作空間，若將裝置蓋板的開(kāi)槽延長(zhǎng)到整個(gè)蓋板，將更多的操作空間騰出來(lái)，將有利于裝置內(nèi)部的清潔好維護(hù)工作，實(shí)驗(yàn)的可操作性也會(huì)更強(qiáng)。

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